實驗名稱：功率放大器在納米晶軟磁材料高頻磁特性（損耗,、磁滯回線,、磁致伸縮）測量中的應用

　　實驗內(nèi)容：利用放大器對信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波,、三角波,、對稱矩形波與不對稱矩形波等電壓波信號幅值進行調(diào)整放大，使納米晶磁環(huán)內(nèi)部磁通密度達到預期幅值,，測量不同磁通密度,、激勵頻率、激勵波形下納米晶磁環(huán)的振動與磁化特性,。

　　研究方向：磁性材料磁特性及測量技術

　　測試設備：AFG1062信號發(fā)生器,、ATA-3040功率放大器、TPP0201電壓探頭,、TBS1152B示波器,、SRS6050高頻電流探頭、1A2100型加速度傳感器

　　實驗過程：

　　激勵源由信號發(fā)生器產(chǎn)生,，通過ArbExpressApplication軟件可編譯生成不同形狀波形的信號,；經(jīng)功率放大器(ATA-3040)連接至匝數(shù)比為1:1的變壓器，此處連接變壓器是為了濾除直流信號防止發(fā)生直流偏磁,，避免其對測量結果產(chǎn)生影響,；變壓器的副邊連接到被測磁環(huán)，其感應電壓可由示波器獲得,，而激勵電流可由高頻電流探頭測量得到,。記錄i1(t)、u2(t)的數(shù)據(jù),，經(jīng)過換算得到磁場強度H(t)與磁通密度B(t)。磁環(huán)的振動特性可由吸附于磁環(huán)表面的1A2100型加速度傳感器測量,，其靈敏度與測量范圍分別為100mV/g與±50g,。由于實驗測量得到的振動信號不可直接讀取，需要經(jīng)過調(diào)理器將其轉換為電壓信號顯示至示波器,，因此最后的振動加速度大小為示波器顯示的電壓值除以靈敏度,。

　　實驗結果：

　　在對稱矩形波激勵下，磁滯具有對稱性,，且隨著占空比的增加,，磁滯回線的面積逐漸減小，損耗會逐漸降低,。在不對稱矩形波激勵下,，當占空比為0.6和0.8時，磁滯回線具有正的直流磁場疊加,；當占空比為0.2和0.4時,，磁滯回線具有負的直流磁場疊加。

　?。?）在相同磁密與不同頻率下三角波的振動加速度大于正弦波,，但均小于對稱與不對稱矩形波激勵,。在對稱矩形波激勵下，磁環(huán)的振動加速度時隨占空比的增大而減小,，在占空比為0.2時振動加速度最大,，在占空比為1.0是振動最小,；且在頻率為4000Hz,、6000Hz、8000Hz時下振動幅值是較大的,。在不對稱矩形波激勵下,，占空比為0.2與占空比為0.8時振動加速度接近且大于占空比為0.4與0.6時的振動加速度。在頻率為6000Hz與8000Hz時,，振動加速度最大,。

　　（3）對2000Hz與6000Hz正弦波,、三角波,、對稱/不對稱矩形波（占空比為0.8）激勵電壓進行快速傅里葉變換，獲取到頻譜圖,。由電壓的頻譜圖可以看出,，正弦波與三角波電壓信號主要為基頻；矩形波電壓除了基頻外,，還有許多的高頻諧波激勵,，而且不對稱矩形電壓的高頻諧波激勵更多。所以受高頻諧波激勵電壓的影響,，在對稱與不對稱矩形波電壓激勵下,，磁環(huán)的振動更加復雜。

　　Aigtek安泰功率放大器在本次實驗中發(fā)揮的作用：驅(qū)動納米晶磁環(huán)產(chǎn)生激磁信號

圖：ATA-3040C功率放大器指標參數(shù)

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